(57)【要約】【課題】  従来のトルクリミッタに比して構造が簡単で、かつ、部品点数が少なく、更には幅寸法を小さくして薄型の要求に答えることのできるトルクリミッタを提供する。【解決手段】  内輪もしくは軸２の外周面２１と外輪１の内周面との間に、周方向所定の向きに径方向への間隔が徐々に狭くなる複数の楔状空間５を形成し、その各楔状空間５に、外力の付与により当該楔状空間５に食い込まされるトルク伝達部材３を配置し、各トルク伝達部材３が内輪もしくは軸２と外輪１との間に食い込んだ状態で内輪もしくは軸２と外輪１間でトルクを伝達し、所定の大きさ以上のトルクの作用により各トルク伝達部材の食い込みが解除されることにより、内輪もしくは軸２と外輪１とが空転するように構成することで、トルク伝達部材を付勢するためのバネ等を不要とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪もしくは軸の外周面と外輪の内周面との間に、周方向所定の向きに径方向への間隔が徐々に狭くなる複数の楔状空間が形成され、その各楔状空間に、外力の付与により当該楔状空間に食い込まされるトルク伝達部材が配置され、これらの各トルク伝達部材が楔状空間に食い込んで内輪もしくは軸と外輪とが一体化されてこれらの間にトルクが伝達されている状態で、そのトルクが所定の大きさ以上となったとき、上記各トルク伝達部材の楔状空間に対する食い込みが解除されて、内輪もしくは軸と外輪とが空転するように構成されてなるトルクリミッタ。
【請求項２】
上記トルク伝達部材が球体であることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
【請求項３】
上記内輪もしくは軸と外輪との間に、当該内輪もしくは軸と外輪との径方向間隔を保つための複数の転動体が配置され、その各転動体は、上記各トルク伝達部材と軸方向位置が重複するように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクリミッタ。
【請求項４】
上記転動体とトルク伝達部材とが周方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部材と従動部材の間に介在して、これら両者間に設定値を越えるトルクが作用したときに、これら両者を相対回転させてそのトルクの伝達を停止するトルクリミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ軸等の駆動部材と、そのモータの動力が伝達される従動部材の間に介在して、これら両者間に作用するトルクが一定値を越えない状態ではそのトルクを伝達するが、伝達トルクが一定値を越えたときにこれら両者を相対回転させてトルクの伝達を行わないように機能するトルクリミッタが知られている。
【０００３】
従来のトルクリミッタには種々の構造のものが知られており、例えば、内周面に複数のカム面を形成した外輪の内側に軸を挿入するとともに、各カム面は軸の外周面に対して周方向一定の向きに間隔が狭くなるような形状とし、その各カム面と軸の間にそれぞれローラを組み込むとともに、各ローラを押圧バネによってカム面と軸の外周面との間が狭くなる向きに付勢した構造を有し、外輪と軸との間のトルクが、押圧バネの付勢力に抗して各ローラをカム面と軸との間の隙間が広くなる向きに移動させる大きさとなったときに、外輪と軸とが相対回転するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の構造のトルクリミッタとして、従来、外周に円筒面が形成された内輪の外側に、所定の空間を開けて外輪を配置し、その外輪の内周面に複数のカム面を形成して内輪の外周との間に楔状の空間を形成し、その各楔状空間にそれぞれローラを収容している。そして、外輪の外側には従動側となるケースを配し、そのケースの内周面にはトルク伝達用凹所を形成する一方、外輪の外周面にはその凹所に嵌まり込む突起を形成して、これにより外輪とケースとを相対回転不能とするとともに、外輪には周方向１箇所に内周から外周に至る割れ目を形成し、これによって外輪を径方向に変形可能としている。このような構造において、内輪を駆動側として回転させると、ローラがカム面と内輪外周面との間に食い込んでロック状態となり、内輪の回転が外輪を介してケースに伝達される。この状態から、従動側であるケースの負荷が増大すると、外輪に形成されている割れ目が開いて外輪が拡径し、カム面と内輪外周面との間の寸法が増大して、これによってローラが楔状空間を通過してしまい、内輪が空転してトルク伝達を遮断するようにしたものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】実開平１−１５８８２７号公報
【特許文献２】特開平７−３５１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のトルクリミッタにおいては、いずれも、各ローラに対応して設けた押圧バネの付勢力に抗して各ローラを移動させるか、あるいは、外輪を弾性的に拡径させることによって、トルク伝達部材であるローラと軸もしくは内輪と外輪との間での係合を解除する方法を採用しており、そのため、構造が複雑で、しかも部品点数が多くなるととともに、幅寸法を小さくした薄型の要求に答えるには限界があるという問題があった。
【０００７】
本発明は、従来のトルクリミッタに比して構造が簡単で、かつ、部品点数が少なく、更には幅寸法を小さくして薄型の要求に答えることのできるトルクリミッタの提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明のトルクリミッタは、内輪もしくは軸の外周面と外輪の内周面との間に、周方向所定の向きに径方向への間隔が徐々に狭くなる複数の楔状空間が形成され、その各楔状空間に、外力の付与により当該楔状空間に食い込まされるトルク伝達部材が配置され、これらの各トルク伝達部材が楔状空間に食い込んで内輪もしくは軸と外輪とが一体化されてこれらの間にトルクが伝達されている状態で、そのトルクが所定の大きさ以上となったとき、上記各トルク伝達部材の楔状空間に対する食い込みが解除されて、内輪もしくは軸と外輪とが空転するように構成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００９】
ここで、本発明においては、上記トルク伝達部材を球体とする構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記内輪もしくは軸と外輪との間に、当該内輪もしくは軸と外輪との径方向間隔を保つための複数の転動体を配置し、その各転動体を、上記各トルク伝達部材と軸方向位置が重複するように配置する構成（請求項３）を採用することができ、その場合、転動体とトルク伝達部材とを周方向に交互に配置すること（請求項４）が好ましい。
【００１１】
本発明は、トルク伝達部材としてのローラをバネなどにより付勢したり、あるいは外輪をケースにより弾性的に拡径させててローラを通過させるなど、従来のトルクリミッタのように弾性変形要素を用いることなく、極めて簡単な構造のもとに所定の大きさ以上のトルクの作用によりその伝達を遮断することを可能としようとするものである。
【００１２】
すなわち、本発明においては、内輪もしくは軸と外輪との間に複数の楔状空間を形成して、その各楔状空間にそれぞれトルク伝達部材を配置するのであるが、その各トルク伝達部材を外力により楔状空間に食い込ませることにより、内輪もしくは軸と外輪とを一体化させてトルク伝達状態とする。その状態で、内輪もしくは軸と外輪との間に所定のトルクが作用したときに、各トルク伝達部材の食い込みが解除され、内輪もしくは軸と外輪との一体化が解消されてこれら両者が相対的に空転する。
【００１３】
各トルク伝達部材を付勢するためのバネなどの弾性部材や、外輪を弾性変形させるためのケースなどの要素が不要であるため、構造が簡単で安価に製作することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明のように、トルク伝達部材として球体を用いることにより、幅寸法を可及的に小さくすることが可能となり、従来のトルクリミッタに比して薄型化を達成することができる。
【００１５】
また、請求項３に係る発明のように、内輪もしくは軸と外輪との間に、これら両者間の径方向への間隔を維持するための複数の転動体を介在させることにより、トルク伝達部材の楔状空間に対する食い込みが解除されても内輪もしくは軸と外輪との軸心が一致した状態を維持して、内輪もしくは軸と外輪とが低トルクのもとに空転を続けることができ、しかも各転動体を、各トルク伝達部材の軸方向位置と重複させて配置する構成の採用によって、幅寸法が増大することがない。そして、請求項４に係る発明のように、これらの各転動体を、各トルク伝達部材と周方向に交互に配置することにより、内輪もしくは軸と外輪とを確実に空転させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来のトルクリミッタに比してその構造を大幅に簡略化することができ、低コストのトルクリミッタを提供することができる。また、トルク伝達部材として球体を用いることにより、その幅寸法を小さくすることが可能となり、薄型のトルクリミッタを提供することができる。そして、内輪もしくは軸と外輪との間に、その間隔を保つために介在させる転動体を、トルク伝達部材と軸方向に重複させて配置することにより、トルクの非伝達状態において、内輪もしくは軸と外輪とを低トルクのもとに空転させることができると同時に、転動体を設けることによる幅寸法の増大を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の軸直交断面図であり、図２は同じくその軸平行断面図である。
【００１８】
外輪１の内側の軸２が挿入されており、これらの間に複数のトルク伝達部材としてのボール３と、転動体としてのボール４がそれぞれ介挿配置されている。
【００１９】
外輪１には、その内周に周方向に一定の間隔で複数箇所にカム面１１と凸部１２とが交互に形成されている。各カム面１１は、図１において時計回りに向けて軸２の表面との間隔が徐々に狭くなるような形状を有しており、この各カム面１１と軸２の表面２１との間で、楔状空間５が形成されている。この各楔状空間５の径方向寸法と、トルク伝達部材としてのボール３の直径との関係は、各楔状空間５の周方向略中央位置の径方向寸法と、ボールの直径とが等しい関係を有している。なお、各カム面１１の軸平行断面形状は、図２に示されるように、ボール３の軸方向位置を規制すべく、ボール３が嵌まり込む若干の凹溝形状となっている。
【００２０】
前記した各凸部１２には、それぞれ転動体としてのボール４が嵌まり込む内球面状の凹部１３が形成されており、各ボール４はこの凹部１３に回動自在に嵌まり込み、軸２の表面に対して転動できるようになっている。この各ボール４の軸方向位置は、各ボール３と一致している。つまり、各ボール３と各ボール４は、軸方向に直交する共通の平面上のピッチ円上に位置している。
【００２１】
以上の実施の形態における外輪１の材質は特に限定されるものではないが、例えば各種樹脂を用いたり、あるいは、金属製として適宜の箇所を分割形成して加工した後に組み立て一体化することができる。
【００２２】
以上の本発明の実施の形態は、各ボール３を楔状空間５に外力により食い込ませた状態で用いられる。具体的には、例えば軸２を固定した状態で、外輪１を図１において反時計回りに回動させることにより、各ボール３を楔状空間５の狭い側に相対的に移動させて食い込ませる。この状態で、軸２を入力側として図１に矢印で示す向きに回転させて用いる。このとき、各ボール３が楔状空間５において外輪１と軸２の間に食い込んで当該外輪１と軸２とが一体化されているので、外輪１は軸２の回転とともに図１において矢印で示すように同じ向きに回転し、トルクの伝達が行われる。
【００２３】
出力側である外輪１側の負荷が増大して、外輪１と軸２との間に大きなトルクが発生すると、各ボール３は、図１に二点鎖線で例示するように、楔状空間５内において広い側に相対的に移動し、外輪１と軸２との間への食い込みが解除される。この食い込みの解除状態においては、外輪１と軸２との一体化が解かれた状態となるため、軸２は外輪１に対して空転する。この空転状態においては、各ボール４が転動体として機能し、軸２は外輪１に対してスムーズに空転する。
【００２４】
以上の実施の形態において特に注目すべき点は、部品として外輪１と軸２、および２種のボール３，４だけの少ない部品点数により構成されている点と、トルク伝達部材としてボール３を用い、かつ、そのボール３と軸方向同一平面上のピッチ円に沿って外輪１と軸２との間隔を保持するための転動体としてのボール４を配置した点であり、これにより、簡単な構造で、しかも薄型のトルクリミッタを得ることができる。
【００２５】
なお、以上の実施の形態においては、一方向への回転にのみ有効に機能するトルクリミッタの例を示したが、双方向への回転に対して有効に機能するトルクリミッタにも本発明を適用することができる。その例を図３に軸直交断面図で示す。
【００２６】
この図３の例の特徴は、外輪１に形成されるカム面１１′にあり、他の構成については図１，図２に示した例と同等である。この例におけるカム面１１′は、その周方向中央部分において軸２の表面２１に対する間隔が最も大きく、その両側へ向けて軸２の表面との間隔が徐々に狭くなるような形状を有しており、これにより、各カム面１１′と軸２の表面２１との間で、周方向互いに反対向きの楔状空間５１、５２が形成されることになる。      
【００２７】
先の例と同じ向きに回転する軸２に組み込む場合には、図３に示すように一方の楔状空間５１にボール３を食い込ませて使用し、その逆向きに回転する軸２に組み込む場合には、他方の楔状空間５２にボール３を食い込ませて使用すればよい。
【００２８】
また、以上の各例では、トルク伝達部材としてボール３を用いた例を示したが、これをローラに代えることが可能であり、また、転動体としてもローラを用いることもできる。図４にその例を軸直交断面図で示し、図５には軸平行断面図で示す。
【００２９】
この例においては、外輪１の内周に、軸平行断面が直線のカム面１０１を形成し、その各カム面１０１と軸２の表面２１との間にそれぞれトルク伝達部材としてのローラ６を配置している。また、外輪１の内周には、各カム面１０１の間に凸部１０２を設け、この各凸部１０２には、転動体としてのローラ７を回動自在に嵌め込むことのできる内円筒面形状の凹部１０３を形成している。また、この例においても、各ローラ６と各ローラ７のピッチ円は、同一の平面上に位置している。
【００３０】
この例において、各ローラ６および７は、それぞれカム面１０１の軸方向両側、および凹部１０３の軸方向両側に突出形成された鍔状部Ｆにより、その軸方向位置が規制されるようになっている。
【００３１】
カム面１０１の周方向への形状は、図３の例と同様に、周方向中央部分において軸２の表面２１に対する間隔が最も大きく、その両側へ向けて軸２の表面との間隔が徐々に狭くなるような形状を有し、これにより、各カム面１０１と軸２の表面２１との間で、周方向反対向き楔状空間５０１，５０２が形成されることになる。そして、図４に示す向きに軸２が回転する装置に組み込まれる場合には、同図に示すように楔状空間５０１に各ローラ６を食い込ませて使用し、軸２が逆向きに回転する装置に組み込まれる場合には、楔状空間５０２に各ローラ６を食い込ませて使用すればよい。
【００３２】
このようなローラ６をトルク伝達部材として用いても、ボールを用いる場合と同等の作用効果を奏することができ、また、転動体としてローラ７を用いても先の各例と同等の作用効果を奏することができる。このようにローラ６，７を用いる場合、ボールを用いる場合に比してトルク負荷容量並びにラジアル・アキシャル負荷容量を増大させることができる。
【００３３】
なお、以上の各実施の形態は、内輪を有さないタイプのトルクリミッタに本発明を適用したが、軸に対して例えば外周面が円筒形に形成された内輪を嵌合固定して、その内輪の外側に上記した各実施の形態の外輪などを配置した構造とすることもできる。
【００３４】
また、内輪を用いる場合、ボールをトルク伝達部材として用いるに当たっては、その各ボールの軸方向位置を規制するための凹溝をこの内輪に形成すれば、図１並びに図３の実施の形態のように、カム面１１，１１′の軸平行断面を凹溝形状とする必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の軸直交断面図である。
【図２】図１の実施の形態の軸平行断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の軸直交断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態の軸直交断面図である。
【図５】図４の実施の形態の軸平行断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  外輪
１１，１１′，１０１  カム面
１２，１０２  凸部
１３，１０３  凹部
２  軸
３  ボール（トルク伝達部材）
４  ボール（転動体）
５，５１，５２，５０１，５０２  楔状空間
６  ローラ（トルク伝達部材）
７  ローラ（転動体）
【図１】
2005147316.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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